Частота столкновения очень больших комет с Солнцем и парадокс Ферми.

[Andrew Gontchev]

я думаю, что из этого можно сделать вывод о частоте падения тел в миллион раз большей массы - они падают раз миллион лет. тысячекилометровые - раз в миллиард.

Строго говоря, линейная экстраполяция тут некорректна, тысяча км в диаметре - уже далеко не комета (на мини-планету вполне тянет), но не суть важно...

[turchin]

я думаю, что из этого можно сделать вывод о частоте падения тел в миллион раз большей массы - они падают раз миллион лет. тысячекилометровые - раз в миллиард.

Строго говоря, линейная экстраполяция тут некорректна, тысяча км в диаметре - уже далеко не комета (на мини-планету вполне тянет), но не суть важно...

знаю, что некорректна, а какая корректна?

раз в миллион лет и на землю падает километровое тело, и сколько шуму, сколько криков о предотвращении. Хотя тоже можно пережить.ее, что от кометы будет не только вспышка, но и выброс корональный , и магнитная буря нехилая, и все железо передохнет 

[Andrew Gontchev]

знаю, что некорректна, а какая корректна?

А кто знает? Но нам это не грозит, или? (сорри за офф)
The Alan Parsons Project- La Sagrada Familia

особенно радует "what kind of fire'll burn us there...we thank the Lord the danger's over...until the next time"

[Klapaucius]

в солнце, как писали на другом форуме, попадает до 6 небольших комет в год. размер не указали, но я думаю, меньше километра.
я думаю, что из этого можно сделать вывод о частоте падения тел в миллион раз большей массы - они падают раз миллион лет. тысячекилометровые - раз в миллиард.

Интересно ещё оценить, какой процент этих комет имеют орбиту близкую к параболической. То есть прилетают из пояса Койпера и дальше. Ведь всё что ближе летало "не так" - давно уже упало. Ну из крупняка. Мелочь-то по несколько <lдесятков> км. в поперечнике осталась. А потенциально опасные тела в тысячу км. были бы давно известны. Подальше орбиты Плутона скорее всего в наше время, иначе открыли бы уже визуально с большой вероятностью. Да и в сотню трудно не заметить, если период меньше тысячи лет. Просто по пролётам вблизи Земли и Солнца.

[Kweni]

 turchin посчитал кинетическую энергию кометы, со 100% КПД перевёл её в свет и объявил получившееся число масштабом бедствия. Однако, между падением астероида на Землю и на Солнце есть большое различие. Крупный астероид (или комета), падающий на Землю – например, такой, который обвиняется в мезозойском вымирании – легко пробивает атмосферу, но мгновенно тормозится о твёрдую поверхность Земли, благодаря чему кинетическая энергия вся сразу переходит в тепло, астероид и окружающие породы превращаются в сжатый раскалённый газ, производящий значительные разрушения. Но у Солнца нет твёрдой поверхности, оно состоит из лёгкой горячей плазмы. Плотность вещества солнечной фотосферы меньше плотности земного воздуха, поэтому оно тем более не сможет задержать крупную комету. А более глубокие слои Солнца непрозрачны, и выделившаяся там энергия будет излучаться в космос не сразу и постепенно. Кроме того, из-за отсутствия твёрдой поверхности торможение не будет резким и часть кинетической энергии перейдёт не в тепло, а в кинетическую энергию конвективного движения струй плазмы. Поэтому падение на Солнце крупной кометы с Земли наверняка даже нельзя будет заметить без применения астрономических приборов, не говоря уже о какой-то катастрофе.

Фраза «Вспышка может сопровождаться ... образованием радиоактивных элементов.» тоже говорит о безбожном преувеличении физических  возможностей падающей кометы.

[Nebesov]

Некоторые прикидки на тему при желании можно найти:
Physical and gasdynamical processes caused by impacts of sun-grazing comets onto the Sun
In: Proceedings of Asteroids, Comets, Meteors - ACM 2002.
http://adsabs.harvard.edu/abs/2002ESASP.500..873L

The general features of the flash caused by falling comet are: X-ray burst during - 1 s ; far-UV flash ~3 s;
UV emission -10-50 s; UV, Visible, and 1R radiation during splash-back stage, ~10^3-10^4 s.

Т.е. в разных спектральных диапазонах длительность вспышки разная, от 1 секунды в рентгене до тысяч секунд в видимом свете: максимум энергии выделяется в видимом и ближнем УФ.

Explosion of sungrazing comets in the solar atmosphere and solar flares
Proceedings of the International Astronomical Union / Volume 4 / Symposium S257 / September 2008, pp 341-343
http://journals.cambridge.org/action/displayAbstract?fromPage=online&aid=4866760

The energetics of the process is of the order of 10^32 erg for a falling mass of the order
of 10^17g, which corresponds to the mass of the nucleus of Comet Halley 1986 III.
The astrophysical manifestation of the process may be, for instance, an excess of
radiation in bright lines of metal atoms during the expansion of the generated high-
temperature plasma having a timescale of the order of 10–100 s

Т.е. Комета Галлея (размер ядра порядка 15 км) вызвала бы выделение энергии 10^32 эрг за 10-100 с.

Кому интересно - читайте внимательно и копайте дальше

[turchin]

Kweni, нет, я посчитал, что только половина энергии кометы перейдет в излучение.
Nebesov, спасибо за сслыки.

turchin посчитал кинетическую энергию кометы, со 100% КПД перевёл её в свет и объявил получившееся число масштабом бедствия. Однако, между падением астероида на Землю и на Солнце есть большое различие. Крупный астероид (или комета), падающий на Землю – например, такой, который обвиняется в мезозойском вымирании – легко пробивает атмосферу, но мгновенно тормозится о твёрдую поверхность Земли, благодаря чему кинетическая энергия вся сразу переходит в тепло, астероид и окружающие породы превращаются в сжатый раскалённый газ, производящий значительные разрушения. Но у Солнца нет твёрдой поверхности, оно состоит из лёгкой горячей плазмы. Плотность вещества солнечной фотосферы меньше плотности земного воздуха, поэтому оно тем более не сможет задержать крупную комету. А более глубокие слои Солнца непрозрачны, и выделившаяся там энергия будет излучаться в космос не сразу и постепенно. Кроме того, из-за отсутствия твёрдой поверхности торможение не будет резким и часть кинетической энергии перейдёт не в тепло, а в кинетическую энергию конвективного движения струй плазмы. Поэтому падение на Солнце крупной кометы с Земли наверняка даже нельзя будет заметить без применения астрономических приборов, не говоря уже о какой-то катастрофе.

[turchin]

Краткое изложение: Крупные кометы, сближающиеся с Солнцем (диаметром 100-200 км), вероятно, сталкиваются с Солнцем примерно каждые 10 000 лет. Эти столкновения высвобождают энергию, эквивалентную 0,25-3 часам общего излучения Солнца в виде короткой вспышки длительностью 1-10 минут, что может причинить значительный ущерб и вызвать пожары на Земле.
- Скорость и энергия. Кометы падают на Солнце со скоростью ≈660 км/с. Тело диаметром 100-1000 км будет иметь энергию удара ~10²⁹-10³² Дж. При этом мощность изучения Солнца  L☉≈4×10²⁶ Вт, из которых  только 2×10²⁶ Вт направлено к Земле. Значительная часть этой энергии будет выясвобождена в виде излучения в течение относительно коротко времени - от секунд до десятков минут (тут нужны сложные подсчеты)
- Сравнение с SL9. Энергия кометы Шумейкера-Леви 9 при столкновении с Юпитером была примерно в 10⁵ раз меньше, чем при столкновении 100-км объекта с Солнцем — и она ударила по невидимой стороне Юпитера. За счёт большего расстояния до Земли видимая сила вспышки уменьшилась ещё в 10 раз.
- Прецедент и частота. Прародитель группы Кройца диаметром ~150 км прошёл на расстоянии ~1,3 R☉ около 2-2,3 тыс. лет назад → такие сближения реальны, но редки. Порядковые оценки столкновений: ~1 за ~690 лет (D≈100 км); ~1 за ~7800 лет (D≈200 км). Половина наблюдаемой частоты приходится на события с обратной стороны солнца; случаи, влияющие на Землю, вероятно, <1 за 10 000 лет. Кольца деревьев указывают на экстремальное солнечное событие ~7000 лет назад.
- Разрушение и геометрия. Приливные силы разрывают ядро падающей кометы до фотосферы; Солнце сталкивается с облаком горячего газа/пыли, что приводит к более короткой, резкой вспышке. Наклонный угол падения приводит к тому, что погружение в  фотосферу происходит медленее, усиливая локальное и быстрое выделение энергии.
- Триггер сверхвспышки (спекулятивно). Намагниченная плазма кометы может возмутить корональные поля и катализировать пересоединение → возможная сверхвспышка.
- Дейтерий. Следовые количества дейтерия в  во льдах кометы могут испытать ядерный синтез при температуре газа при ударе (5-10 млн градусов), но добавляют лишь крошечную долю к энергетическому балансу.
- Воздействие на Землю (события на видимой стороне). Риски яркой вспышки (временные повреждения глаз), возгорания пожаров, повреждение урожая, воздействие на озон; серьёзная космическая погода может угрожать спутникам и энергосетям. Только один континент будет значительно затронут пожарами, если Солнце будет там в зените. См. миф ацтеков о Третьем Солнце (Нахуи-Куиауитль), но это слабое свидетельство.
- Диапазон опасных размеров комет. ~100-1000 км. Меньшие — обычно незначительные импакты; намного большие — крайне маловероятные.
- Видимость и готовность. Крупная комета может быть обнаружимой за ~1-5 лет до столкновения. Меры защиты: отражающие покрытия типа зеральной пленки, запасы еды, временные убежища и защищённая инфраструктура.
- Контраргументы. (i) Большая часть энергии импакта может выделяться ниже фотосферы (~10 000 км), задерживая/рассеивая выход энергии - но плавучесть и скорость раскалённого газа будет велика и могут привести к взрыву который прорвёт фотосферу; (ii) большая часть энергии, вероятно, тепловая, а не световая или магнитная - однако раз фотосфера пребывает в равновесии тепла и излучение любое дополнительное тепло будет излучаться .

[ROVIAN]

Краткое изложение чего ?  Ссылку можно  ?  Или это ваши догадки ?

[viesis]

Краткое изложение чего ?  Ссылку можно  ?  Или это ваши догадки ?

Так может быть и ссылка на догадки)

[turchin]

"Краткое изложение" - это tl;dr того, что дальше в посте.
 
Само содержание поста - это мои догадки, не пересказ чей-то публикации

Скорость падления на Солнце - 618 км/сек из бесконечности, не 660.

Вот расчёт с помощью Грок:

Скорость падения тела на Солнце зависит от начальной позиции, но если предположить свободное падение издалека (например, из бесконечности или с расстояния орбиты Земли), то это будет скорость, соответствующая разнице гравитационных потенциалов. Для расчёта используется формула сохранения энергии:
v=2GM(1R−1r)v = \sqrt{2GM \left( \frac{1}{R} - \frac{1}{r} \right)}v = \sqrt{2GM \left( \frac{1}{R} - \frac{1}{r} \right)}

где:  G=6.6743×10−11G = 6.6743 \times 10^{-11}G = 6.6743 \times 10^{-11}
 м³ кг⁻¹ с⁻² (гравитационная постоянная), 
M=1.989×1030M = 1.989 \times 10^{30}M = 1.989 \times 10^{30}
 кг (масса Солнца), 
R=6.957×108R = 6.957 \times 10^8R = 6.957 \times 10^8
 м (радиус Солнца), 
( r ) — начальное расстояние (для бесконечности r→∞r \to \inftyr \to \infty
, для орбиты Земли r=1.496×1011r = 1.496 \times 10^{11}r = 1.496 \times 10^{11}
 м).

Шаги расчёта:  Вычислить GM=1.327×1020GM = 1.327 \times 10^{20}GM = 1.327 \times 10^{20}
 м³ с⁻² (стандартное значение для Солнечной системы). 
Для падения из бесконечности: v=2GMR≈617.8v = \sqrt{\frac{2GM}{R}} \approx 617.8v = \sqrt{\frac{2GM}{R}} \approx 617.8
 км/с. 
Для падения с расстояния 1 а.е. (орбита Земли): v≈616.3v \approx 616.3v \approx 616.3
 км/с (разница минимальна, так как R≪rR \ll rR \ll r
).

Таким образом, тело достигнет поверхности Солнца со скоростью примерно 618 км/с. Это эквивалентно скорости убегания с поверхности Солнца. В реальности атмосфера Солнца (корона) сильно нагреет тело, но в вакуумной модели это значение.

[turchin]

А откуда берутся кометы?
Вот пишут, что прогнетор семейства комет Кройца имел диаметр около 150 км и пролетел рядом с Солнцем 2300 лет назад, где и развалился на части.
В облаке Оорта должны быть миллионы тел диметром около 100 км и тысячи около 1000 км.

[Karagy]

Кометы падают на Солнце со скоростью ≈660 км/с. Тело диаметром 100-1000 км будет иметь энергию удара ~10²⁹-10³² Дж. При этом мощность изучения Солнца  L☉≈4×10²⁶ Вт, из которых  только 2×10²⁶ Вт направлено к Земле.

1. На скорости 660 км/с Куб из ядра Земли (вдвое плотнее железа) с ребром 1000км будет иметь кинетическую энергию порядка 10^33 дж.
2. К Земле направлено 10^-9 от всей энергии излучения солнца, т.е. 10^17 вт.
3. Предположим что энергия импакта вся перешла в излучение, до Земли дойдет опять-же порядка 10^-9 энергии импакта - т.е. всё те-же 10^17 дж. Иными словами - даже удвоение светимости Солнца на 10 минут не вызовет ущерба на Земле. Для сравнения, мощность Царь Бомбы составила 10^17 дж. Без заметных последствий.

[turchin]

"1. На скорости 660 км/с Куб из ядра Земли (вдвое плотнее железа) с ребром 1000км будет иметь кинетическую энергию порядка 10^33 дж.
2. К Земле направлено 10^-9 от всей энергии излучения солнца, т.е. 10^17 вт."

То есть 10^-9 от 10^33 дж. дойдёт до земли - это 10^24 дж или 10 миллионов царь бомб. Или 10 миллионов секунд излучения солнца.

[Karagy]

Но нет оснований для волшебного превращения кинетической энергии импакта в излучение. Он просто утонет в Солнце и его энергия ничтожна в сравнении с всей энергией Солнца - потенциальной и кинетической, от которой излучаемая энергия Солнца - тоже ничтожная часть.

[turchin]

Если железный объект - то утопнет, но комета начнёт разваливаться на куски ещё за два радиуса от Солнца из-за приливных сил. И, вероятно, долетит до глубины примерно в 10 000 км, где плотность плазмы примерно как у воздуха на Земле - и долетит она туда за 16 секунд и там она взорвётся как Тунгусский метеорит.

Затем за 15-30 секунд облако плазмы с температурой около миллиона градусов выйдет на поверхность фотосферы, расширяясь, излучая и охлаждаясь.

И ещё за минуту рассеется в короне (это мои очень от балды прикидки). За это время оно изучит примерно 10 процентов энергии от взырва.

[turchin]

продолжение

С тех пор я узнал новые факты - например, про группу комет Кройца и исходное тело, которое было большим и чуть не врезалось в солнце недавно.

[Karagy]

Тема-то изначально дохлая

Согласен. Если-бы от импактов на Солнце был хоть какой-то след - его-бы фиксировали солнцескопы. И о грядущих ужасах  нам-бы рассказывал хор журналистов вместо топикстартера.

[Rattus]

это продолжение ровно такой же 12-ти летней давности того же автора "Частота столкновения очень больших комет с Солнцем и парадокс Ферми."

Благодарю за наводку!

Комментарий модератора раздела

Тема объединена с существующей. Автор получает 20% предупреждений за создание дублирующей темы (п.3.1.г Правил Астрофорума).

[Еловая шишечка]

Штош, поверим алгеброй прикидки. Для начала рассмотрим камушек, лежащий на поверхности предполагаемой кометы. Приливное ускорение, действующее на него, будет:
\[ F = G \frac{m_1 m_2}{R^2}, \]
\[ a = \frac{F}{m_2} = G \frac{m_1}{R^2}, \]
\[ \Delta a = Gm_1 (\frac{1}{R^2}-\frac{1}{(R+r_k)^2}) \]
где \( m_1 \) - масса Солнца, R - расстояние от центра Солнца до кометы, r - радиус кометы (50 м). подставив все известные константы, получаем \( 3,9*10^{-5} \) \( м/с^2 \).
Теперь рассчитаем ускорение свободного падения на поверхности кометы:
\[ m_2 = \rho V = \rho \frac{4}{3} \Pi r^3, \]
\[ a = G \frac{m_2}{r^2} \]
\( a = 8.4*10^{-9} \) \( м/с^2 \) при плотности кометы 0,6 \( кг/л \). Приливный эффект будет явно достаточен, чтобы порвать комету. Поигравшись с коэффициентами, обнаруживаем, что приливное ускорение сравняется с УСП на расстоянии в 16 радиусов солнца.
Посчитаем, к чему такая саморазборка приведёт. На таком расстоянии скорость кометы при отвесном падении будет равна
\[ G \frac{m_1 m_2}{R} = \frac{m_2 v^2}{2}, \]
\[ v = \sqrt{\frac{2 G m_1}{2}} \]
\( a = 1.54*10^{5} \)м. При неизменной скорости расстояние до Солнца комета преодолеет за \( a = 6,46*10^{4} \) с (на самом деле гораздо меньше). За это время наш камушек при ускорении \( 3,9*10^{-5} \) \( м/с^2 \) отлетит от поверхности на 180 км. Это при максимальной величине приливной силы, которая достигнется уже при самом падении, а на самом деле гораздо меньше.
Таким образом наша предполагаемая комета растянется до 460 км, всего в 4,6 раза. Поверхностная плотность будет всё ещё очень велика и ворох обломков будет тормозиться плавно и долго. Энергия падения, выделившаяся в большом протяжённом объёме не шибко-то и сильно его нагреет, так что о яркой вспышке можно будет забыть.